لپتون در مقابل هادرون
بیش از سیصد سال است که ما می دانیم که ماده از اتم تشکیل شده است. تصور می شود که اتم ها تا قرن بیستم غیرقابل تقسیم هستند. اما فیزیکدان قرن بیستم کشف کرد که اتم را می توان به قطعات کوچکتر شکست و همه اتم ها از ترکیبات مختلف این ذرات ساخته شده اند. این ذرات به عنوان ذرات زیر اتمی و به نام پروتون، نوترون و الکترون شناخته می شوند.
تحقیقات بیشتر نشان می دهد که این ذرات (ذرات زیر اتمی) نیز ساختار داخلی دارند و از چیزهای کوچکتری ساخته شده اند. این ذرات با نام ذرات بنیادی شناخته می شوند و لپتون ها و کوارک ها دو دسته اصلی ذرات بنیادی هستند.کوارک ها به یکدیگر متصل می شوند تا ساختار ذره ای بزرگتر به نام هادرون را تشکیل دهند.
لپتون
ذرات معروف به الکترون ها، میون ها (µ)، تاو (Ƭ) و نوترینوهای مربوط به آنها به عنوان خانواده لپتون ها شناخته می شوند. الکترون، میون و تاو دارای بار 1- هستند و فقط از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند. جرم میون سه برابر الکترون و تاو 3500 برابر جرم تر از الکترون است. نوترینوهای مربوط به آنها خنثی و نسبتاً بدون جرم هستند. هر ذره و مکان یافتن آنها در جدول زیر خلاصه شده است.
| 1st نسل | 2امین نسل | 3rd نسل |
| الکترون (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) در اتم b) تولید شده در رادیواکتیویته بتا |
a) تعداد زیادی تولید شده در اتمسفر فوقانی توسط تشعشعات کیهانی | فقط در آزمایشگاه ها مشاهده می شود |
| نوترینوی الکترونی (νe) | میون نوترینو (νµµ) | تاو نوترینو (νƬƬ) |
|
a) رادیواکتیویته بتا b) راکتورهای هسته ای c) در واکنش های هسته ای در ستارگان |
a) تولید شده در راکتورهای هسته ای b) تابش کیهانی اتمسفر فوقانی |
فقط در آزمایشگاه تولید می شود |
پایداری این ذرات سنگین‌تر به طور مستقیم با جرم آنها مرتبط است. ذرات پرجرم نیمه عمر کوتاه تری نسبت به ذرات کم جرم دارند. الکترون سبک ترین ذره است. به همین دلیل است که جهان پر از الکترون است، اما ذرات دیگر کمیاب هستند. برای تولید میون و ذرات تاو، سطح بالایی از انرژی مورد نیاز است و در حال حاضر تنها در مواردی قابل مشاهده است که چگالی انرژی بالایی وجود دارد. این ذرات را می توان در شتاب دهنده های ذرات تولید کرد. لپتون ها با برهمکنش الکترومغناطیسی و برهمکنش هسته ای ضعیف با یکدیگر تعامل دارند.
برای هر ذره لپتون، ضد ذرات معروف به آنتی لپتون وجود دارد. آنتی لپتون ها جرم مشابه و بار مخالف دارند. ضد ذره الکترون به عنوان پوزیترون شناخته می شود.
Hardrons
دسته اصلی دیگر ذرات بنیادی به نام کوارک ها شناخته می شوند. آنها کوارک های بالا، پایین، عجیب، بالا و پایین هستند. این کوارک ها بارهای کسری دارند. کوارک ها همچنین دارای پادذراتی هستند که به عنوان ضد کوارک شناخته می شوند. جرم آنها یکسان است اما بار مخالف دارند.
| شارژ | 1st نسل | 2امین نسل | 3rd نسل |
| +2/3 |
بالا 0.33 |
جذابیت 1.58 |
برترین 180 |
| -1/2 |
پایین 0.33 |
عجیب 0.47 |
پایین 4.58 |
N. B. جرم ذرات نشان داده شده در پایین بر حسب GeV/c2 است.
این ذرات از طریق نیروی قوی برهمکنش می کنند تا ذرات بزرگتری را تشکیل دهند که به نام هادرون شناخته می شوند و هادرون ها دارای بار عدد صحیح هستند.
اساساً کوارک ها با خود کوارک ها یا با ضد کوارک ها ترکیب می شوند و هادرون های پایدار را تشکیل می دهند. سه دسته اصلی از هادرون ها باریون ها، آنتی باریون ها و مزون ها هستند. باریون‌ها از سه کوارک (qqq) تشکیل شده‌اند که با نیروی قوی محدود شده‌اند، و پادباریون‌ها سه پاد کوارک ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) هستند. مزون ها کوارک و آنتی کوارک ([latex]q\bar{q}[/latex]) با هم جفت شده اند.
تفاوت هادرون و لپتون چیست؟
• کوارک ها و لپتون ها دو دسته از ذرات بنیادی هستند که با هم جمع شده و به نام فرمیون شناخته می شوند.
• کوارک ها از طریق فعل و انفعال هسته ای قوی ترکیب می شوند و هادرون ها را تشکیل می دهند. تاکنون هیچ ساختار داخلی لپتون ها کشف نشده است، اما هادرون ها ساختار داخلی دارند. لپتون ها به صورت ذرات منفرد وجود دارند.
• هادرون ها در مقایسه با لپتون ها ذرات پرجرمتری هستند.
• لپتون ها از طریق نیروی الکترومغناطیسی و نیروی ضعیف برهمکنش می کنند، در حالی که کوارک ها از طریق برهمکنش های قوی.
